ساخت پلاستیک قابل بازیافت از دی اکسید کربن و مواد گیاهی

|
۰ دیدگاه
۰۷_۲۹۱_folie_large

دانشمندان روش جدیدی برای تولید پلاستیکی از جنس دی اکسید کربن و مواد گیاهی غیر قابل خوردن، مانند ضایعات کشاورزی و علوفه کشف کرده اند.

به گزارش کلیک، محققان می گویند این تکنولوژی جدید می تواند یک جایگزین کم کربن برای ساخت بطری های پلاستیکی و اقلام دیگری باشد که در حال حاضر از نفت خام تولید می شوند.

آنیندیتا بانرجی دانشجوی کارشناسی ارشد شیمی استنفورد و استاد متی کنعان روش جدیدی برای تولید پلاستیک قابل بازیافت از دی اکسید کربن و گیاهان معمولی ابداع نمودند.
دانشمندان دانشگاه استنفورد روش جدیدی برای ساخت پلاستیکی از جنس دی اکسید کربن (۲CO ) و مواد گیاهی غیر قابل خوردن، مانند ضایعات کشاورزی و علوفه کشف کرده اند. محققان می گویند این تکنولوژی جدید می تواند یک جایگزین کم کربن برای ساخت بطری های پلاستیکی و اقلام دیگر باشد که در حال حاضر از نفت خام تولید می شوند

متی کنعان استاد شیمی دانشگاه استنفورد بیان داشت: “هدف ما جایگزینی محصولات نفتی با پلاستیک ساخته شده از دی اکسید کربن است. ” اگر بتوان این کار را بدون استفاده از مقدار زیادی انرژی غیر قابل تجدید انجام داد، می توان به طور چشمگیری اثرات کربن را از صنعت پلاستیک کاهش داد.”

تغییر فرمول ساخت پلاستیک
امروزه بسیاری از محصولات پلاستیکی از پلیمری به نام پلی اتیلن ترفتالات (PET) ساخته شده اند، که همچنین به عنوان پلی استر شناخته شده است. در سراسر جهان، هر ساله در حدود ۵۰ میلیون تن PET برای اقلامی مانند پارچه، لوازم الکترونیک، ظروف نوشیدنی بازیافتی و وسایل بهداشتی شخصی، تولید می شوند.
PET از دو جز اسید ترفتالیک و اتیلن گلیکول ساخته شده است که از نفت تصفیه شده و گاز طبیعی مشتق شده اند. تولید PET مقدار قابل توجهی گاز دی اکسید کربن تولید می کند که یک گاز گلخانه ای است که منجر به گرم شدن کره زمین می شود.
کنعان بیان داشت: “استفاده از مواد اولیه سوخت فسیلی همراه با انرژی مورد نیاز برای تولید PET، بیش از چهار تن دی اکسید کربن برای هر تن PET تولید می نماید.”

در پژوهش مجله نیچر، او و همکارانش بر یک جایگزین محتمل به PET نام پلی اتیلن فراندی کربوکسیلات (PEF) متمرکز شدند. PEF از اتیلن گلیکول و ترکیبی به نام اسید ۲-۵-فراندی کربوکسیلات (FDCA). ساخته شده است.
وی گفت: “PEF جایگزین قابل توجهی برای PET است، چرا که FDCA می تواند از زیست توده به جای نفت منشا گیرد،”. “PEF در آب بندی کردن اکسیژن نسبت به PET ارجحیت دارد که برای کاربردهای تولید بطری مفید است.”
با وجود بسیاری از خواص مطلوب PEF، صنعت پلاستیک هنوز ناچار به پیدا کردن یک روش کم هزینه برای ساخت آن در مقیاس بزرگ است. روش محدود سازی(bottleneck) یک روش اقتصادی مقرون به صرفه در تولید FDCA پایدار محسوب می شود.
یک روش برای انجام این کار تبدیل فروکتوز از شیره ذرت به FDCA است. شرکت هلندی آوانتیوم، این فن آوری را با همکاری شرکت کوکا کولا و شرکت های دیگر ابداع نموده است. اما محصولات در حال رشد برای این صنعت به مقدار زیادی زمین، انرژی، کود و آب نیاز دارند.
کنعان گفت: ” استفاده از فروکتوز مشکل ساز است، زیرا تولید فروکتوز موجب یک اثر کربن قابل توجه می شود و در نهایت در رقابت با تولید مواد غذایی است. تولید FDCA از زیست توده های غیر قابل خوردن، مانند علوفه و یا مواد زائد به جا مانده بعد از برداشت بسیار بهتر خواهد بود.”

تبدیل ضایعات گیاهی به پلاستیک
تیم تحقیقاتی دانشگاه استنفورد به جای استفاده از قند ذرت برای تولید FDCA، ماده فورفورال را مورد آزمایش قرار داد، که یک ترکیب ساخته شده از ضایعات کشاورزی است که به طور گسترده ای برای چندین دهه مورد استفاده قرار گرفته است. سالانه حدود ۴۰۰۰۰۰ تن از این ماده برای استعمال در رزین، حلال و سایر محصولات تولید می شود.
اما به طور معمول ساخت FDCA از ماده فورفورال و دی اکسید کربن به مواد شیمیایی خطرناکی نیاز دارد که پرهزینه بوده و به انرژی زیادی برای تولید نیاز دارند. کنعان گفت: “این مسئله واقعا ما را از هدفی که دنبال می کنیم، باز می دارد.”
تیم تحقیقاتی دانشگاه استنفورد این مشکل را با استفاده از یک ترکیب بسیار بی خطر، یعنی کربنات حل کرده است. آنیندتا بانرجی دانشجوی کارشناسی ارشد و نویسنده پژ وهش مجله نیچر، کربنات را با دی اکسیدکربن و اسید فوریک( مشتق شده از فورفورال) ترکیب نمود. او سپس این ترکیب را تا ۲۹۰ درجه فارنهایت (۲۰۰ درجه سانتیگراد) تا زمان تشکیل یک نمک مذاب گرم نمود.
نتایج چشمگیر بود. پس از پنج ساعت، ۸۹ درصد از ترکیب نمک مذاب به FDCA تبدیل شده بود. کنعان گفت: گام بعدی یعنی تبدیل FDCA به پلاستیک PEF، یک فرآیند ساده است که توسط محققان دیگر انجام شده است.

کربن بازیافتی
کنعان بیان داشت: رویکرد تیم استنفورد، پتانسیل لازم برای کاهش قابل توجه انتشار گازهای گلخانه ای را دارد، چرا که دی اکسید کربن مورد نیاز برای ساخت PEF می تواند از انتشار گازهای گلخانه ای نیروگاه سوخت فسیلی یا دیگر بخش های صنعتی به دست آید.
همچنین محصولات ساخته شده از PEF می توانند بازیافت شوند یا با سوزاندن به دی اکسید کربن اتمسفریک تبدیل شوند. در نهایت، این دی اکسید کربن توسط چمن، علف های هرز و دیگر گیاهان تجدید پذیر جذب خواهد شد که پس از آن می تواند برای تولید PEF بیشتر به کار گرفته شود.

کنعان گفت: “ما بر این باوریم که علم شیمی ما انتظارات از PEF را تحقق بخشد.” “این فقط گام اول است. ما نیاز به تلاش بیشتری داریم تا دریابیم که آیا این روش در مقیاس بزرگ و برای تعیین کمیت اثر کربن تداوم دارد یا خیر”

همچنین کنعان و همکارانش برای اعمال شیمی جدید خود در تولید سوخت های تجدید پذیر و سایر ترکیبات هیدروژن و ۲ CO دست به اقدام زدند. وی گفت: “این هیجان انگیزترین کاربرد جدیدی است که ما در حال حاضر روی آن کار می کنیم.”

منبع: daily science

0 پسندیده شده
شقایق شمس
از این نویسنده

بدون دیدگاه

جهت ارسال پیام و دیدگاه خود از طریق فرم زیر اقدام و موارد زیر را رعایت نمایید:
  • پر کردن موارد الزامی که با ستاره قرمز مشخص شده است اجباری است.
  • در صورتی که سوالی را در بخش دیدگاه مطرح کرده باشید در اولین فرصت به آن پاسخ داده خواهد شد.